EP1591750B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Dicke einer Beschichtung auf einem in seiner Längsrichtung bewegten Band - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Dicke einer Beschichtung auf einem in seiner Längsrichtung bewegten Band Download PDF

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EP1591750B1
EP1591750B1 EP04009789.1A EP04009789A EP1591750B1 EP 1591750 B1 EP1591750 B1 EP 1591750B1 EP 04009789 A EP04009789 A EP 04009789A EP 1591750 B1 EP1591750 B1 EP 1591750B1
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EP
European Patent Office
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layer
coating material
light
thickness
measured
Prior art date
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EP04009789.1A
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Hans-Georg Lotz
Peter Sauer
Gerhard Steiniger
Gerd Hoffmann
Rainer Ludwig
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Applied Materials GmbH and Co KG
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Applied Materials GmbH and Co KG
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling the layer thickness of a coating material.
  • Glasses, films and other substrates are provided with thin layers to give them special properties. For example, such layers are applied to plastic films to make them gas-tight.
  • vapor deposition has the advantage over sputtering that the layers can be applied at 10 to 100 times the speed.
  • the invention is therefore based on the object to provide a control for a coating method, with which it is possible to keep the thickness of substantially absorption-free coating materials over the width of a substrate constant.
  • the invention thus relates to a method and a device for regulating the layer thickness of a coating material on a moving in its longitudinal direction band.
  • the thickness of the layer is measured by measuring the reflection across the width of the strip at several points and a coating system is regulated such that the thickness of the layer is constant over the width of the strip.
  • the transmission of the coating material is measured and the composition of the layer is regulated on the basis of the measured transmission.
  • the thickness control can be achieved by means of intensity variation of electron beams, which is a coating material evaporate.
  • the composition of the coating material over the width of the tape can be controlled constantly.
  • the advantage achieved with the invention is, in particular, that in the case of a coating by means of an electron beam evaporator, the electron beam can be regulated over the width of a substrate such that a uniform distribution of the coating material results over the entire width of this substrate.
  • the measured layer thickness of the coating process can be controlled, for example, the intensity and / or the deflection angle of an electron beam that strikes a material to be evaporated.
  • FIG. 1 a perspective view of a high-rate vapor deposition system 1 according to the invention is shown.
  • This plant has two chambers 2, 3, of which the one chamber 2 a take-off roll 4 for an uncoated plastic film 5 and a Winding roller 6 for a coated plastic film 7 contains, while the other chamber 3 is equipped with the actual vapor deposition 8.
  • the second chamber 3 only a small part can be seen; the larger part is omitted in order to better recognize the vapor deposition unit 8.
  • This vapor deposition unit 8 consists essentially of a crucible 9 with material 10 to be vaporized and two electron guns 11, 12.
  • the two chambers 2, 3 are interconnected by small slots which are necessary to bring the film to be coated 5 via deflection rollers 22 to 27 of a chamber 2 and 3 in the other chamber 3 and 2 respectively.
  • the pressure difference between the two chambers 2, 3 is about two orders of magnitude.
  • a magnetic deflection unit which deflects the horizontally incident electron beams 28, 29 of the electron gun 11, 12 perpendicular to the material 10 to be evaporated.
  • Denoted at 16 is a plate which is part of a device which communicates with substantial parts of the whole plant. These parts can be moved out of the chamber 2, so that the chamber is easy to maintain.
  • An unillustrated drive motor drives the take-up roller 6 in the direction of the arrow 30, in which the end of the coated film 7 is mounted.
  • the uncoated film 5 is unwound from the unwinding roller 4 and placed on the coating roller 25 via the deflection rollers 26, 27.
  • the film 5 is bombarded with particles of material which evaporate due to the heating of the coating material 10 by the electron beams 28, 29 and precipitate on the film 5.
  • the electron beams 28, 29 are - as indicated by the arrows 31, 32 - reciprocated at least in one direction, so that the material 10 is evaporated over the entire length of the crucible 9.
  • the coating material 10 is provided over the entire width of the film 7, each point on the width line, an evaporation intensity can be assigned, d. H. the evaporation rate of the coating material is adjustable in the direction of the film width by a corresponding influence on the deflection system and the beam intensity of the electron beam.
  • Fig. 2 is a subsection of the Fig. 1 shown on an enlarged scale. It can be seen here the roller 23 and the film 5, which is guided by the roller 23. The film 5 is already coated on its underside. The thickness of this layer is by means of several reflectometers 40 to 45 measured. These each have a light transmitter and a light receiver. The measured reflective light signals are converted into electrical signals and passed via lines 46 to 51 to an evaluation circuit 52. The power supply lines for the reflectometers 40 to 45 are in the Fig. 2 not shown.
  • the evaluation circuit 52 is connected to a control, not shown, for the electron beams 28, 29 in combination.
  • the intensity or the deflection angle of these electron beams is regulated as a function of the measured layer thickness. If the layer thickness at a certain point over the width of the film 5 is too low, the evaporation is increased below this point, so that the layer thickness increases there.
  • evaporator boats arranged one behind the other can be provided, which can be heated individually, so that along the width of the film 5, the evaporation is variable.
  • a transmission measuring device 53 may also be provided which contains an optical transmitter 54 below the film 5 and an optical receiver 55 above the film. Transmitter 54 and receiver 55 are also connected to the evaluation circuit 52, which also serves as a power supply.
  • the evaluation circuit 52 which also serves as a power supply.
  • the reflection measuring system performs an automatic spectral position determination of the extreme values.
  • the spectral positions of the extreme values serve as manipulated variable for the control of the electron beams.
  • information about possible residual absorptions of the layer can also be obtained.
  • the value of the absorption A serves as a manipulated variable for the reactive gas inlet of the coating process, the setpoint for A typically being in the range between 0% and 10%. It is thus making it possible to constantly control the composition of the layer across the width of the tape.
  • the Fig. 3 shows the principle of white light interference.
  • a layer 61 is applied with the geometric thickness D and a white light beam 62 falls at an angle ⁇ on the surface of the layer 61.
  • a portion of the light beam 62 is reflected as a light beam 63, while another part 64th of the light beam 62 penetrates the layer 61 and is reflected only at the surface of the substrate 60 as a beam 65.
  • the two light beams 63, 65 are also shown as light waves 66, 67. These light waves 66, 67 are sinusoidal and can cancel out or amplify.
  • the interference principle is not represented by a light beam, but a light wave, which incidentally not incident at an angle, but perpendicular to a reflective medium.
  • This layer 71 has a thickness of one quarter of the wavelength of the incident light ( ⁇ / 4).
  • the incident light wave 72 is partially reflected at the surface of the layer 71.
  • the reflected light wave 73 has a smaller amplitude than the incident light wave 72.
  • the light wave 72 is also reflected and superimposed as the light wave 75, the light wave 73. Since both light waves 73, 75 are 180 degrees out of phase, they extinguish each other at the same amplitude. At slightly different amplitude results as a result of the light wave 76 with a very small amplitude. It can be seen from this that a ⁇ / 4-layer can be regarded as an antireflection layer.
  • the wavelength of the light given to the layer 71 is varied, ie the light passes through the wavelength of the visible range of about 380 to 780 nm.
  • spectrophotometers such wavelength changes perform (see, for example, Naumann / Schröder: Components of optics, 5th edition, 1987, 16.2, p 483-487 ; DE 34 06 645 C2 ).
  • a spectrophotometer with a plurality of optical fiber lines, which are all fed by the same light source. It can then be measured reflection curves for multiple sites with only one light source.
  • Fig. 5 is the reflection factor of an oxide layer, Al 2 O 3 , and a PET film in percent over the spectrum of 380 to 780 nm. It can be seen here that the minimum is 500 nm, from which a layer thickness of 125 nm is calculated.
  • a further reflection curve is shown, which has a maximum and two minima. Both minima and the maximum can be used for coating thickness measurement.
  • the Fig. 8 shows six reflection curves 40 'to 45' as a function of the respective wavelengths, wherein the reflection curves 40 'to 45' are associated with the respective sensors 40 to 45.
  • These curves refer to an about 170 nm thick Al 2 O 3 layer on PET film, which was produced by an evaporation process of aluminum with oxygen as a reactive gas.
  • the curves are already one above the other, because the control of the electron beam evaporator has optimized the evaporation performance accordingly.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Schichtdicke eines Beschichtungsmaterials.
  • Gläser, Folien und andere Substrate werden mit dünnen Schichten versehen, um ihnen besondere Eigenschaften zu verleihen. Beispielsweise werden solche Schichten auf Kunststofffolien aufgebracht, um diese gasdicht zu machen.
  • Für das Aufbringen dieser Schichten auf die Substrate sind verschiedene Verfahren bekannt, von denen nur das Aufsputtern und das Aufdampfen erwähnt seien. Das Aufdampfen hat gegenüber dem Sputtern den Vorteil, dass die Schichten mit 10- bis 100-facher Geschwindigkeit aufgebracht werden können.
  • Es ist bereits ein Verfahren zum Verdampfen von Materialien mittels eines Elektronenstrahls bekannt ( EP 0 910 110 A2 ). Hierbei geht es jedoch um die gezielte Steuerung des Elektronenstrahls und nicht um die Messung einer aufgedampften Schicht.
  • Des Weiteren wird auf ein aus der DE 33 30 092 A1 bekanntes Verfahren zum Einstellen der örtlichen Verdampfungsleistung an Verdampfern in Vakuumaufdampfprozessen verwiesen.
  • Weiterhin ist es bekannt, die Schichtdicke dadurch zu bestimmen, dass die optische Absorption gemessen wird. Bei dickeren und schwach absorbierenden Schichten ist diese Messmethode jedoch nicht einsetzbar, weil Interferenzeffekte ein möglicherweise vorhandenes schwaches Absorptionssignal überlagern (Quality Control and Inline Optical Monitoring for Opaque Film, AIMCAL Fall Conference, October 28, 2003).
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Regelung für ein Beschichtungsverfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Dicke von weitgehend absorptionsfreien Beschichtungsmaterialien über die Breite eines Substrats konstant zu halten.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs 13 gelöst.
  • Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Schichtdicke eines Beschichtungsmaterials auf einem in seiner Längsrichtung bewegten Band. Hierbei wird über die Breite des Bands an mehreren Stellen die Dicke der Schicht durch Messung der Reflexion gemessen und eine Beschichtungsanlage derart geregelt, dass die Dicke der Schicht über die Breite des Bands konstant ist. Ferner wird die Transmission des Beschichtungsmaterials gemessen und aufgrund der gemessenen Transmission die Zusammensetzung der Schicht geregelt. Die Dickenregelung kann dabei mittels Intensitätsveränderung von Elektronenstrahlen erreicht werden, welche ein Beschichtungsmaterial verdampfen. Es können aber auch mehrere über die Breite des Bands verteilte Verdampferschiffchen individuell so aufgeheizt werden, dass sich eine gleichmäßige Beschichtung über die Breite des Bands ergibt. Mit Hilfe eines zusätzlichen Transmissions-Messgeräts kann auch die Zusammensetzung des Beschichtungsmaterials über die Breite des Bands konstant geregelt werden.
  • Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass bei einer Beschichtung mittels Elektronenstrahl-Verdampfer der Elektronenstrahl über die Breite eines Substrats derart geregelt werden kann, dass sich über die gesamte Breite dieses Substrats eine gleichmäßige Verteilung des Beschichtungsmaterials ergibt.
  • Bei der Messung der Dicke von weitgehend absorptionsfreiem Beschichtungsmaterial wird von der Eigenschaft dielektrischer Schichten Gebrauch gemacht, dass durch Interferenzeffekte im optischen Spektrum Maxima und Minima entstehen, die ein Maß für die optische Schichtdicke darstellen.
  • Mit der gemessenen Schichtdicke kann der Beschichtungsprozess gesteuert werden, beispielsweise die Intensität und/oder der Ablenkungswinkel eines Elektronenstrahls, der auf ein zu verdampfendes Material trifft.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Bedampfungsanlage für Kunststofffolien;
    • Fig. 2 eine Detaildarstellung aus der Fig. 1, die eine beschichtete Folie zeigt;
    • Fig. 3 eine Prinzipdarstellung von Weißlichtinterferenzen;
    • Fig. 4 Interferenzen einer Lichtwelle, die an einer Oberfläche und an einer Grenzschicht reflektiert wird;
    • Fig. 5 eine Reflexionskurve einer Beschichtung in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge;
    • Fig. 6 eine weitere Reflexionskurve einer Beschichtung in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge;
    • Fig. 7 eine weitere Reflexionskurve einer Beschichtung in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge;
    • Fig. 8 mehrere Reflexionskurven, von denen jede für einen anderen Ort eines beschichteten Substrats gilt.
  • In der Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Hochraten-Bedampfungsanlage 1 gezeigt. Diese Anlage weist zwei Kammern 2, 3 auf, von denen die eine Kammer 2 eine Abwickelrolle 4 für eine unbeschichtete Kunststofffolie 5 sowie eine Aufwickelrolle 6 für eine beschichtete Kunststofffolie 7 enthält, während die andere Kammer 3 mit der eigentlichen Bedampfungsanlage 8 ausgerüstet ist. Von der zweiten Kammer 3 ist nur ein kleiner Teil zu erkennen; der größere Teil ist weggelassen, um die Bedampfungsanlage 8 besser zu erkennen. Diese Bedampfungsanlage 8 besteht im Wesentlichen aus einem Tiegel 9 mit zu verdampfendem Material 10 und zwei Elektronenstrahlkanonen 11, 12.
  • Die beiden Kammern 2, 3 sind durch kleine Schlitze miteinander verbunden, die notwendig sind, um die zu beschichtende Folie 5 über Umlenkwalzen 22 bis 27 von einer Kammer 2 bzw. 3 in die jeweils andere Kammer 3 bzw. 2 zu bringen. Die Druckdifferenz zwischen beiden Kammern 2, 3 beträgt etwa zwei Zehnerpotenzen.
  • Nicht dargestellt ist eine magnetische Ablenkeinheit, welche die waagrecht einfallenden Elektronenstrahlen 28, 29 der Elektronenstrahlkanone 11, 12 senkrecht auf das zu verdampfende Material 10 umlenkt. Mit 16 ist eine Platte bezeichnet, die Teil einer Vorrichtung ist, die mit wesentlichen Teilen der gesamten Anlage in Verbindung steht. Diese Teile können aus der Kammer 2 herausgefahren werden, sodass die Kammer leicht zu warten ist.
  • Die Beschichtung der Kunststofffolie 5 in der Anlage 1 wird im Folgenden beschrieben.
  • Ein nicht dargestellter Antriebsmotor treibt die Aufwickelwalze 6 in Richtung des Pfeils 30 an, in welche das Ende der beschichteten Folie 7 eingehängt ist. Hierdurch wird die unbeschichtete Folie 5 von der Abwickelwalze 4 abgewickelt und über die Umlenkrollen 26, 27 auf die Beschichtungsrolle 25 gegeben. Dort wird die Folie 5 mit Materialteilchen bombardiert, die aufgrund der Erwärmung des Beschichtungsmaterials 10 durch die Elektronenstrahlen 28, 29 verdampfen und sich auf der Folie 5 niederschlagen. Die Elektronenstrahlen 28, 29 werden - was durch die Pfeile 31, 32 angedeutet ist - wenigstens in einer Richtung hin- und herbewegt, sodass das Material 10 über die ganze Länge des Tiegels 9 verdampft wird.
  • Dadurch, dass das Beschichtungsmaterial 10 über die ganze Breite der Folie 7 vorgesehen ist, kann jedem Punkt auf der Breiten-Linie eine Verdampfungsintensität zugeordnet werden, d. h. die Verdampfungsrate des Beschichtungsmaterials ist in Richtung der Folienbreite durch eine entsprechende Beeinflussung des Ablenksystems und der Strahlintensität des Elektronenstrahls einstellbar.
  • Statt eines Tiegels 9 können auch mehrere neben einander angeordnete Verdampferschiffchen vorgesehen werden, wie sie in der DE 40 27 034 beschrieben sind.
  • In der Fig. 2 ist ein Teilbereich aus der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Man erkennt hierbei die Walze 23 sowie die Folie 5, die durch die Walze 23 geführt wird. Die Folie 5 ist auf ihrer Unterseite bereits beschichtet. Die Dicke dieser Schicht wird mittels mehrerer Reflexionsmessgeräte 40 bis 45 gemessen. Diese weisen jeweils einen Lichtsender und einen Lichtempfänger auf. Die gemessenen reflektiven Lichtsignale werden in elektrische Signale umgewandelt und über Leitungen 46 bis 51 auf eine Auswerteschaltung 52 gegeben. Die Energieversorgungsleitungen für die Reflexionsmessgeräte 40 bis 45 sind in der Fig. 2 nicht dargestellt.
  • Die Auswerteschaltung 52 steht mit einer nicht dargestellten Steuerung für die Elektronenstrahlen 28, 29 in Verbindung. Die Intensität bzw. der Ablenkwinkel dieser Elektronenstrahlen wird in Abhängigkeit von der gemessenen Schichtdicke geregelt. Ist die Schichtdicke an einer bestimmten Stelle über der Breite der Folie 5 zu gering, wird die Verdampfung unterhalb dieser Stelle erhöht, sodass die Schichtdicke dort zunimmt.
  • Anstelle von Elektronenstrahlen können auch mehrere hintereinander angeordnete Verdampferschiffchen vorgesehen sein, die einzeln aufheizbar sind, sodass entlang der Breite der Folie 5 die Verdampfung variabel ist.
  • Zusätzlich zu den Reflexionsmessgeräten 40 bis 45 kann noch ein Transmissionsmessgerät 53 vorgesehen sein, das einen optischen Sender 54 unterhalb der Folie 5 und einen optischen Empfänger 55 oberhalb der Folie enthält. Sender 54 und Empfänger 55 sind ebenfalls mit der Auswerteschaltung 52 verbunden, die auch als Energieversorgung dient. Mit einer zusätzlichen monochromen Transmissionsmessung im kurzwelligen Bereich (< 450 nm, typisch: Wellenlängen zwischen 350 - 400 nm) kann man feststellen, ob noch Restabsorption in der Schicht vorhanden ist. Dies zeigt sich durch unterschiedliche Transmissionswerte. So könnte die Schicht z. B. am linken Rand der Folie eine Transmission (gemessen bei 360 nm) von 5 % haben, in der Mitte 8 % und am rechten Rand der Folie 7 %. Durch gezielte Zugabe von Sauerstoff kann die Transmission der Folie auf einen konstanten Wert von z. B. 8 % an allen Messstellen gebracht werden. Dadurch ist gewährleistet, dass der Oxidationszustand der Schicht an allen Stellen der Folie gleich ist. Dieses Verfahren (für schwach absorbierende Schichten) setzt voraus, dass die Schichtdicke über die Folienbreite konstant ist. Es kann in Verbindung mit einer Regelung gemäß DE 197 45 771 A1 eingesetzt werden.
  • Das Reflexionsmesssystem führt eine automatische spektrale Positionsbestimmung der Extremwerte durch. Die spektralen Positionen der Extremwerte dienen als Stellgröße für die Steuerung der Elektronenstrahlen. Mittels einer zusätzlichen Transmissionsmessung, für welche das Transmissionsmessgerät 53 vorgesehen ist, können auch Informationen über eventuelle Restabsorptionen der Schicht erhalten werden. Die Absorption ergibt sich aus der Formel A = 100 - R - T, wobei R = Reflexion und T = Transmission. Der Wert der Absorption A dient als Stellgröße für den Reaktivgaseinlass des Beschichtungsprozesses, wobei der Sollwert für A typischerweise im Bereich zwischen 0 % und 10 % liegt. Es ist damit möglich, die Zusammensetzung der Schicht über die Breite des Bands konstant zu regeln.
  • Die Fig. 3 zeigt das Prinzip von Weißlichtinterferenzen. Hierbei ist auf einem Substrat 60 eine Schicht 61 mit der geometrischen Dicke D aufgetragen und ein Weißlicht-Strahl 62 fällt unter einem Winkel α auf die Oberfläche der Schicht 61. Ein Teil des Lichtstrahls 62 wird dabei als Lichtstrahl 63 reflektiert, während ein anderer Teil 64 des Lichtstrahls 62 die Schicht 61 durchdringt und erst an der Oberfläche des Substrats 60 als Strahl 65 reflektiert wird. Die beiden Lichtstrahlen 63, 65 sind auch als Lichtwellen 66, 67 dargestellt. Diese Lichtwellen 66, 67 sind sinusförmig und können sich auslöschen oder verstärken.
  • In der Fig. 4 ist das Interferenzprinzip nicht anhand eines Lichtstrahls, sondern einer Lichtwelle dargestellt, die überdies nicht in einem Winkel, sondern senkrecht auf ein reflektierendes Mittel einfällt. Auf einer Glasplatte 70 mit einem Brechungsindex von n = 1,52 ist eine Schicht 71 aus MgF2 aufgebracht, die einen Brechungsindex von n = 1,38 hat. Diese Schicht 71 hat eine Dicke von einem Viertel der Wellenlänge des auftreffenden Lichts (λ/4). Die auftreffende Lichtwelle 72 wird an der Oberfläche der Schicht 71 teilweise reflektiert. Die reflektierte Lichtwelle 73 hat eine geringere Amplitude als die einfallende Lichtwelle 72.
  • An der Oberfläche 74 der Glasplatte 70 wird die Lichtwelle 72 ebenfalls reflektiert und überlagert als Lichtwelle 75 die Lichtwelle 73. Da beide Lichtwellen 73, 75 um 180 Grad phasenverschoben sind, löschen sie sich bei gleicher Amplitude gegenseitig aus. Bei geringfügig abweichender Amplitude ergibt sich als Resultierende die Lichtwelle 76 mit sehr kleiner Amplitude. Man erkennt hieraus, dass eine λ/4-Schicht als Antireflexionsschicht aufgefasst werden kann.
  • Die gegenseitige Auslöschung der Wellen 73 und 75 erfolgt nur, wenn die Schicht 71 eine Dicke von λ/4 hat. Hat sie eine andere Dicke, nimmt die Amplitude der resultierenden Welle 76 zu. Kennt man die Lichtwellenlänge, so kann man über die Gleichung n. d = λ/4 auf die Dicke der Schicht schließen - wobei d die geometrische Dicke und n der Brechungsindex ist, indem man das Maximum oder Minimum der Amplitude der reflektierten Lichtwelle 76 ermittelt. Stellt man beispielsweise bei λ = 480 nm ein Minimum fest, so ist die Schicht 120 nm dick. Weitere Zusammenhänge zwischen den physikalischen Größen dünner Schichten und der Lichtwellenlänge können der DE 39 36 541 C2 entnommen werden.
  • Um feststellen zu können, bei welcher Wellenlänge die Amplitude des reflektierten Lichts ein Minimum hat, wird die Wellenlänge des auf die Schicht 71 gegebenen Lichts variiert, d. h. das Licht durchläuft die Wellenlänge des sichtbaren Bereichs von etwa 380 bis 780 nm. Mit Hilfe von Spektralfotometern lassen sich solche Wellenlängenänderungen durchführen (vgl. z. B. Naumann/Schröder: Bauelemente der Optik, 5. Auflage, 1987, 16.2, S. 483 bis 487; DE 34 06 645 C2 ).
  • Wenn - wie in Fig. 2 gezeigt - an mehreren Stellen über die Breite einer Folie die Reflexion gemessen wird, ist es zweckmäßig, ein Spektralfotometer mit mehreren Glasfaserleitungen vorzusehen, die alle von derselben Lichtquelle gespeist werden. Es können dann Reflexionskurven für mehrere Stellen mit nur einer Lichtquelle gemessen werden.
  • In der Fig. 5 ist der Reflexionsfaktor einer Oxidschicht, Al2O3, und einer PET-Folie in Prozent über dem Spektrum von 380 bis 780 nm aufgetragen. Man erkennt hierbei, dass das Minimum bei 500 nm liegt, woraus sich eine Schichtdicke von 125 nm errechnet.
  • Die Fig. 6 zeigt eine weitere Kurvendarstellung, bei welcher der Reflexionsfaktor in Prozent über der Wellenlänge gezeigt ist. Man erkennt hierbei, dass der Reflexionsfaktor etwa bei 480 nm ein Maximum besitzt. Dies bedeutet, dass bei 480 nm die reflektierten Lichtwellenlängen am wenigstens interferieren. Dieser Effekt tritt dann auf, wenn die Schichtdicke d = λ/2 ist, d. h. 240 nm.
  • In der Fig. 7 ist eine weitere Reflexionskurve dargestellt, die jedoch ein Maximum und zwei Minima aufweist. Beide Minima bzw. das Maximum können zur Schichtdickenmessung verwendet werden.
  • Die Fig. 8 zeigt sechs Reflexionskurven 40' bis 45' in Abhängigkeit von den jeweiligen Wellenlängen, wobei die Reflexionskurven 40' bis 45' den jeweiligen Sensoren 40 bis 45 zugeordnet sind. Diese Kurven beziehen sich auf eine ca. 170 nm dicke Al2O3-Schicht auf PET-Folie, die durch einen Verdampfungsprozess von Aluminium mit Sauerstoff als Reaktivgas hergestellt wurde. Die Kurven liegen bereits übereinander, weil die Regelung der Elektronenstrahlverdampfer die Verdampfungsleistung entsprechend optimiert hat.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Regelung der Schichtdicke eines Beschichtungsmaterials auf einem in seiner Längsrichtung bewegten Band, wobei über die Breite des Bands an mehreren Stellen die Dicke der Schicht durch Messung der Reflexion gemessen wird und eine Beschichtungsanlage derart geregelt wird, dass die Dicke der Schicht über die Breite des Bands konstant ist, und wobei zusätzlich die Transmission des Beschichtungsmaterials gemessen wird und aufgrund der gemessenen Transmission die Zusammensetzung der Schicht geregelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Beschichtungsmaterial weitgehend absorptionsfrei ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, wobei die Schichtdicke des weitgehend absorptionsfreien Beschichtungsmaterials durch folgende Schritte ermittelt wird:
    a) es wird ein Lichtstrahl mit variabler Lichtwellenlänge auf die Oberfläche des Beschichtungsmaterials gerichtet;
    b) es wird die Reflexion des Lichtstrahls von der Oberfläche des Beschichtungsmaterials in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge gemessen;
    c) es werden die durch Interferenzeffekte im reflektierten variablen Lichtstrahl vorhandenen, von der Lichtwellenlänge abhängigen Maxima und/oder Minima ermittelt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei bei einem Maximum oder Minimum die Schichtdicke d aus der Gleichung n . d = lambda /4 errechnet wird, wobei lambda die Lichtwellenlänge ist, bei welcher das Maximum oder Minimum auftritt, und n der Brechungsindex bedeutet.
  5. Verfahren nach einem oder nach mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung durch Aufdampfen des Beschichtungsmaterials erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Beschichtungsmaterial durch eine ortsabhängige Aufheizung von Verdampferschiffchen verdampft wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Beschichtungsmaterial durch Elektronenstrahlen verdampft wird und auf das zu beschichtende Band gelangt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Elektronenstrahlen aufgrund der gemessenen Schichtdicke derart beeinflusst werden, dass sich eine gleichmäßige Schichtdicke über die Breite des Bands ergibt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei aufgrund der gemessenen Transmission ein Reaktivgaseinlass geregelt wird.
  10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 9, wobei aufgrund der gemessenen Transmission die Zusammensetzung der Schicht über die Breite des Bands konstant geregelt wird.
  11. Verfahren nach einem oder nach mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das verdampfte Material Aluminium und das Reaktivgas Sauerstoff ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung der Schicht konstant geregelt wird.
  13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend mehrere über die Breite einer zu beschichtenden Folie (5) vorgesehene Reflexionsmessgeräte (40 bis 45);
    eine Auswerteschaltung (52) zur Auswertung der von den Reflexionsmessgeräten (40 bis 45) empfangenen Signale;
    eine Schaltungsanordnung für die Steuerung der Intensität und des Ablenkungswinkels eines Elektronenstrahls (28, 29) oder der Heizleistung für Verdampferschiffchen, die zum Verdampfen eines Beschichtungsmaterials vorgesehen sind, und
    ein Transmissionsmessgerät (54, 55), das zur Regelung der Zusammensetzung der Schicht dient.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Reflexionsmessgeräte (40 bis 45) mit einer gemeinsamen Lichtquelle über Glasfaserleitungen in Verbindung stehen.
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